采用DIC方法的车用铝合金成形性能研究

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随着汽车工业的发展,汽车轻量化已经成为热门的研究方向。铝合金材料以其密度低,比强度高,成为理想的轻质材料运用于汽车工业,因此研究铝合金成形性能很有必要,而研究成形性能的主要方法是应变测量。在应变测量方面,传统网格测量应变对于材料性能研究存在着诸多问题,DIC(Digital imagination correlation,数字化图像相关)方法的出现解决了很多在材料性能测试时测量不了和测量不准状况。因此,本文运用DIC方法对美铝诺贝丽斯铝业提供的AA6451和AA5754的成形性能进行了详细研究,对铝合金在汽车工业的运用具有重要意义。本文主要的研究工作如下:  通过拉伸试验研究了两种材料的基本力学性能参数,根据流变应力曲线拟合了本构方程。利用DIC方法对试验过程中R值变化进行跟踪,表明其试验不稳定性。进一步针对自然时效问题对材料的性能参数进行了对比,分析得出自然时效的影响;通过成形性能试验和模拟成形性能试验研究了两种材料的FLD曲线和模拟成形性能参数。本文采用DIC方法得到了两种材料在常规条件下无法很好区分的集中性失稳和分散性失稳的FLD,同时根据Hill48、Hill79以及Keeler三种理论对两种材料的FLD进行预测并和试验结果进行对比分析,提出针对两种材料的FLD数学模型,接下来进一步针对FLD数学模型中的关键点FLD0进行宽板拉伸试验的等效获得,分析并得出了FLD0的预测模型;针对影响材料扩孔率的参数对扩孔性能进行详细研究,参数包括板料厚度、制孔方法、毛刺方向以及凸模形状,并采用DIC方法提出了扩孔率新的测量方法;针对汽车常用卷边工序,提出卷边性能测试的方法以及对应衡量参数,自主设计模具并完成试验,分析结果得到材料的极限卷边预拉伸量。  最后,利用Dynaform有限元软件对典型的汽车覆盖件翼子板的成形过程进行仿真分析,选取AA6451材料进行仿真,结合之前材料性能测试所得参数,针对成形过程中的冲压和翻边两道工序分别进行仿真分析,进而通过改变硬化指数、厚向异性系数以及屈服强度这三个参数,分析得到最能影响材料减薄的参数。
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